‘神经元-读’ 纳米线可以加速开发的药物治疗神经系统疾病

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的工程师领导的团队已经开发纳米线可以记录神经元的电活动的细节。新的纳米技术有朝一日可能成为为平台，以屏幕为神经系统疾病的药物，能使研究人员能够更好地理解如何单个细胞在大型的神经元网络进行通信。

沙迪 Dayeh，在加州大学圣地亚哥雅各布斯学校的工程和团队的首席研究员电气工程教授说:””我们正在开发将使我们能够更深入地挖掘的大脑是如何工作的科学的工具”。安妮爆炸，康拉德 Prebys 中心的化学基因组学在桑福德 • 伯纳姆医学研究所细胞生物学主任说︰ 我们设想，这种纳米技术可用于干细胞源性脑模型识别为神经系统疾病的最有效的药物”。

该项目是 Dayeh 和爆炸实验室、 神经生物学家加州大学圣地亚哥分校和南洋科技大学在新加坡和桑迪亚国家实验室的研究人员之间的协作努力。

研究人员可以通过测量离子通道电流和在其细胞内的电位，是由于两个内和细胞外离子浓度的差别变化揭示神经元健康、 活动和对药物反应的详细信息。先进的测量技术是小的潜在变化敏感并提供读数与高信号的信噪比。然而，这种方法是破坏性 — — 它可以打破细胞膜，最终杀死细胞。它也被限制为只有一个细胞分析一次，为研究大型网络的神经元，是如何在体内自然安排不太实际。

“现有高灵敏度测量技术是不可扩展到体外的 2D 和 3D 组织样结构，”Dayeh 说。”可以测量迅速和分钟的潜在变化，神经元的蜂窝网络中的纳米技术的发展可以加速疾病的中央和外周神经系统药物发展”。

在 Dayeh 的实验室开发的纳米技术是无损的可同时测量多个神经元的潜在变化 — — 高灵敏度和分辨率通过目前最先进。

该装置由密集上图案的包覆二氧化硅的镍电极引线的小芯片的硅纳米线阵列组成。纳米线戳在细胞内而不会损坏它们，具有足够的灵敏度，要测量小的一小部分或有几个毫伏级的潜在变化。研究人员使用纳米线记录分离小鼠和人类诱导多能性干细胞来源的神经元的电活动。这些神经元存活和继续运作至少六个星期，而接口与体外的纳米线阵列。

这项技术的另一个创新功能是它可以隔离测量每个个别的纳米线的电气信号。”这是不寻常的现有的纳米技术，在那里几个电线电短接在一起，你不能区分每个单丝的信号，”Dayeh 说。

为了克服这一障碍，研究人员发明新的晶片键合保险丝对镍电极硅纳米线的方法。他们的方法涉及到一个称为硅化反应特性，即没有融化任一材料结合在一起的两个固体 （硅和另一种金属） 反应的过程。此过程可防止镍电极液化，铺开和做空的相邻电极引导。

硅化反应特性通常用于使接触到晶体管，但这是首次，它被用来做图案的晶片键合，Dayeh 说。”，因为这一过程在半导体器件制造中使用的我们可以结合 CMOS 电子版本的这些纳米线。Dayeh 的实验室拥有几个待处理的专利申请，这项技术。

Dayeh 指出，这项技术需要进一步优化大脑对芯片新药筛选。 他的团队正在努力扩展到心脏疾病和体内大脑映射，仍然是由于研究者需要克服的重大技术和生物挑战几年来心对芯片药物筛选技术的应用。”我们的最终目标是翻译这种技术可以在大脑中植入装置”。